固體微顆粒粘附與清除的機理及表面保潔技術(shù)的研究.pdf

1、空氣中大量的微顆粒物不僅造成污染環(huán)境，引起各種疾病，還會粘附于各種物體表面，對日常生活和工業(yè)生產(chǎn)造成危害，因此開展固體表面防塵保潔研究具有重要理論價值與實際意義。論文采用理論分析和實驗研究相結(jié)合方法，研究了微顆粒沉降規(guī)律、微顆粒粘附機理和微顆粒清除等方面內(nèi)容，主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　 1)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)：微顆粒研究領(lǐng)域主要分為清潔技術(shù)、機理研究、儀器設(shè)計、實驗測試、保潔技術(shù)等幾個方面，其中清潔技術(shù)所占總數(shù)比重最大，機理研究較

2、少。其次，表面保潔防塵多以TiO2催化氧化技術(shù)研究為主，表面防塵技術(shù)研究很少。其中機理研究多以經(jīng)典接觸力學(xué)為基礎(chǔ)，在微/納機電系統(tǒng)(MEMS/NEMS)和半導(dǎo)體工業(yè)方面得到較快發(fā)展，但在固體表面防塵保潔方面尚處于研究初期階段。
　　 2)系統(tǒng)研究了微顆粒粘附固體表面的各種作用力，討論了范德華力、表面張力、靜電力和Casimir力物理粘附機理。建立了四種不同情況下微顆粒粘附表面復(fù)合力學(xué)模型，其考慮的主要影響因素包括：表面吸附層、接

3、觸變形、吸附水、粗糙接觸面以及表面活性劑等情況，并詳細(xì)給出了具體的數(shù)學(xué)計算表達(dá)式。
　　 3)微顆粒自然沉降粘附實驗發(fā)現(xiàn)：水平放置瓷磚片30d后，表面沉降粘附微顆粒粒徑主要集中在20～80μm，小于0.5μm或大于100μm的微顆粒含量很少。對比水平放置載玻片發(fā)現(xiàn)：采樣時間1d的載玻片表面微顆粒粒徑主要集中在10～40μm，說明微顆粒粒徑分布隨采樣時間增加有增大趨勢。當(dāng)采樣時間相同、放置位置與水平面夾角不同時，隨著夾角的增加粒徑

4、卻在變小，如采樣時間10d時，最大粒徑變化趨勢為：140μm→100μm→80μm，夾角為0°和45°時粒徑主要集中在10～40μm，90°時為10～30μm。微顆粒平均粒徑與放置夾角、采樣時間沒有明顯關(guān)系，但是最大粒徑、微顆粒總面積、總周長與遮光比隨采樣時間不斷增大，在10d內(nèi)變化不太明顯，在10d～30d時有較大變化，并嚴(yán)格與采樣時間成正比、與放置夾角成反比，說明隨著采樣時間延長，微顆粒開始由單個個體向微顆粒團變化，出現(xiàn)物理、化學(xué)結(jié)

5、團現(xiàn)象。
　　 4)預(yù)處理載玻片表面粘附微顆粒實驗發(fā)現(xiàn)：除個別情況外，不同試劑預(yù)處理表面在1d～5d時，大部分表面粘附的微顆粒質(zhì)量增量比較明顯，在5d～10d時，表面粘附的微顆粒質(zhì)量明顯減少。對于十二烷基苯磺酸鈉和吐溫60預(yù)處理試劑而言，其表面粘附微顆粒質(zhì)量大小依次為：5.0％＞1.0％＞0.5％；而洗衣液預(yù)處理表面粘附微顆粒質(zhì)量大小依次為：0.5％＞5.0％＞1.0％，說明不同濃度試劑預(yù)處理表面與微顆粒粘附作用是具有差別的，對

6、于十二烷基苯磺酸鈉和吐溫60來說，在質(zhì)量濃度達(dá)到5.0％之前，其試劑濃度越高，表面粘附耦合作用效果越好，表面粘附微顆粒質(zhì)量越大。
　　 5)預(yù)處理載玻片表面粘附微顆粒實驗發(fā)現(xiàn)：洗衣液預(yù)處理表面粘附微顆粒質(zhì)量在5d～10d不增反降，可能原因為：a)5d時表面粘附微顆粒接近最大值，在空氣運動及微顆粒間相互作用下使得一些微顆粒脫落；b)不同試劑預(yù)處理表面的物理化學(xué)性質(zhì)不同，在一定濃度條件下，隨著表面粘附微顆粒質(zhì)量超過某一值后，其粘附微

7、顆粒能力會有所下降。
　　 6)預(yù)處理載玻片表面粘附微顆粒實驗發(fā)現(xiàn)：表面粘附微顆粒數(shù)量清除率受采樣時間和放置夾角影響較小，整體數(shù)量清除率穩(wěn)定在80％～100％，其中0.5％吐溫60，5.0％吐溫60和0.5％洗衣液變化比較明顯。
　　 7)預(yù)處理載玻片表面粘附微顆粒實驗發(fā)現(xiàn)：整體而言微顆粒粒徑與采樣時間、放置夾角和試劑濃度沒有明顯規(guī)律，其中5.0％吐溫60和5.0％十二烷基苯磺酸鈉試劑預(yù)處理表面微顆粒粒徑隨采樣時間的增加

8、而增加，而未處理表面則隨采樣時間增加而減少。從粒徑大小分布來看：0.5％十二烷基苯磺酸鈉與0.5％氟碳復(fù)合試劑、0.5％吐溫60與0.5％氟碳復(fù)合試劑、未處理表面微顆粒粒徑最小(2～3μm)，吐溫60粒徑最大(4～5μm)。
　　 8)預(yù)處理載玻片表面粘附微顆粒實驗發(fā)現(xiàn)：清洗前后不同試劑預(yù)處理表面粘附微顆粒粒徑大小變化不太明顯，但大部分具有變小的趨勢，平均值為3.285μm。對于單一試劑（十二烷基苯磺酸鈉、吐溫60、洗衣液）預(yù)處